Metallid: metallide ja sulamite üldised omadused. Metallide üldomadused Sõnum metallide teemal keemias

Keemiliste elementide omadused võimaldavad ühendada need sobivatesse rühmadesse. Sellel põhimõttel loodi perioodiline süsteem, mis muutis olemasolevate ainete ideed ja võimaldas eeldada uute, varem tundmatute elementide olemasolu.

Kokkupuutel

Mendelejevi perioodilisustabel

Keemiliste elementide perioodilise tabeli koostas D.I. Mendelejev 19. sajandi teisel poolel. Mis see on ja milleks see on? See ühendab kõik keemilised elemendid aatommassi suurenemise järjekorras ja need kõik on paigutatud nii, et nende omadused muutuvad perioodiliselt.

Mendelejevi perioodiline süsteem koondas ühtseks süsteemiks kõik olemasolevad elemendid, mida varem peeti lihtsalt eraldi aineteks.

Selle uuringu põhjal ennustati ja seejärel sünteesiti uusi keemilisi aineid. Selle avastuse tähtsust teadusele ei saa ülehinnata, oli see oma ajast oluliselt ees ja andis tõuke keemia arengule paljudeks aastakümneteks.

Seal on kolm kõige levinumat tabelivalikut, mida tinglikult nimetatakse "lühikeseks", "pikaks" ja "ülipikaks" ». Põhilauda peetakse pikaks lauaks, see ametlikult heaks kiidetud. Nende erinevus seisneb elementide paigutuses ja perioodide pikkuses.

Mis on periood

Süsteem sisaldab 7 perioodi. Need on graafiliselt esitatud horisontaalsete joontena. Sel juhul võib perioodil olla üks või kaks rida, mida nimetatakse ridadeks. Iga järgnev element erineb eelmisest, suurendades tuumalaengut (elektronide arvu) ühe võrra.

Lihtsamaks muutmiseks on punkt perioodilisuse tabeli horisontaalne rida. Igaüks neist algab metallist ja lõpeb inertgaasiga. Tegelikult loob see perioodilisuse – elementide omadused muutuvad ühe perioodi jooksul, korduvad järgmisel uuesti. Esimene, teine ja kolmas periood on mittetäielikud, neid nimetatakse väikesteks ja sisaldavad vastavalt 2, 8 ja 8 elementi. Ülejäänud on valmis, igaühes on 18 elementi.

Mis on rühm

Rühm on vertikaalne veerg, mis sisaldab sama elektroonilise struktuuriga või lihtsamalt öeldes sama suurema väärtusega elemente. Ametlikult kinnitatud pikk tabel sisaldab 18 rühma, mis algavad leelismetallidega ja lõpevad väärisgaasidega.

Igal rühmal on oma nimi, mis muudab elementide otsimise või klassifitseerimise lihtsamaks. Metalliomadusi täiustatakse, olenemata elemendist, ülalt alla. Selle põhjuseks on aatomiorbiitide arvu suurenemine – mida rohkem neid on, seda nõrgemad on elektroonilised sidemed, mistõttu on kristallvõre rohkem väljendunud.

Metallid perioodilisustabelis

Metallid tabelis Mendelejevil on ülekaalus arv, nende nimekiri on üsna ulatuslik. Neid iseloomustavad ühised omadused, nad on oma omadustelt heterogeensed ja jagunevad rühmadesse. Mõnel neist on metallidega füüsilises mõttes vähe ühist, samas kui teised võivad eksisteerida vaid murdosa sekundist ja neid ei leidu looduses (vähemalt planeedil), kuna need loodi või pigem arvutati ja arvutati. kinnitatud laboritingimustes, kunstlikult. Igal rühmal on oma omadused, erineb nimi teistest üsna märgatavalt. See erinevus on eriti ilmne esimeses rühmas.

Metallide asend

Milline on metallide asukoht perioodilisuse tabelis? Elemendid on paigutatud aatommassi või elektronide ja prootonite arvu suurendamise teel. Nende omadused muutuvad perioodiliselt, nii et tabelis ei ole korralikku üks-ühele paigutust. Kuidas metalle tuvastada ja kas seda on võimalik teha perioodilisuse tabeli abil? Küsimuse lihtsustamiseks leiutati spetsiaalne tehnika: tinglikult tõmmatakse elementide ristmikel diagonaaljoon Borist Poloniuseni (või Astatuseni). Vasakpoolsed on metallid, parempoolsed mittemetallid. See oleks väga lihtne ja lahe, kuid on ka erandeid – germaanium ja antimon.

See "metoodika" on omamoodi petuleht, mis leiutati ainult meeldejätmise protsessi lihtsustamiseks. Täpsema esituse jaoks tuleks meeles pidada, et mittemetallide loetelus on ainult 22 elementi, seega, vastates küsimusele, kui palju metalle perioodilisustabelis sisaldub?

Joonisel on selgelt näha, millised elemendid on mittemetallid ja kuidas need on tabelis rühmade ja perioodide kaupa paigutatud.

Üldised füüsikalised omadused

Metallidel on üldised füüsikalised omadused. Need sisaldavad:

Plastikust.
Iseloomulik sära.
Elektrijuhtivus.
Kõrge soojusjuhtivus.
Kõik peale elavhõbeda on tahkes olekus.

Tuleb mõista, et metallide omadused on nende keemilise või füüsikalise olemuse poolest väga erinevad. Mõnel neist on metallidega selle mõiste tavatähenduses vähe sarnasust. Näiteks elavhõbe on erilisel positsioonil. Tavatingimustes on see vedelas olekus ja sellel puudub kristallvõre, mille olemasolu tõttu võlgnevad oma omadused teised metallid. Viimaste omadused on sel juhul tinglikud.

Huvitav! Esimese rühma elemente, leelismetalle, ei leidu puhtal kujul, vaid leidub erinevates ühendites.

Sellesse rühma kuulub kõige pehmem looduses leiduv metall, tseesium. Sellel, nagu ka teistel aluselistel ainetel, on tüüpilisemate metallidega vähe ühist. Mõned allikad väidavad, et tegelikult on kõige pehmem metall kaalium, mida on raske vaidlustada või kinnitada, kuna ei üks ega teine element ei eksisteeri iseseisvalt – keemilise reaktsiooni tulemusena vabanedes oksüdeeruvad või reageerivad nad kiiresti.

Teine metallide rühm - leelismuldmetallid - on põhirühmadele palju lähemal. Nimetus "leelismuld" pärineb iidsetest aegadest, mil oksiide nimetati "muldadeks", kuna neil oli lahtine murenev struktuur. 3. rühmast algavatel metallidel on enam-vähem tuttavad (olmemõistes) omadused. Rühmaarvu suurenedes metallide hulk väheneb, mis asendatakse mittemetalliliste elementidega. Viimane rühm koosneb inertsetest (või vääris)gaasidest.

Metallide ja mittemetallide määramine perioodilisustabelis. Lihtsad ja keerulised ained.

Lihtained (metallid ja mittemetallid)

Järeldus

Metallide ja mittemetallide suhe perioodilisuse tabelis kaalub selgelt esimese kasuks. Selline olukord viitab sellele, et metallide rühm on liiga laialt kombineeritud ja nõuab üksikasjalikumat klassifikatsiooni, mida teadusringkond tunnustab.

Moskva Riiklik Geoloogiline Uuring

Nime saanud ülikool S. Ordžonikidze

Keemia osakond

Abstraktsed ja laboratoorsed tööd

Teemal: "Metallid"

Moskva, 2003

KÕIGILE METALLIDELE ÜHISED OMADUSED

Metallide peamine keemiline omadus on nende aatomite võime kergesti loobuda oma elektronidest ja muutuda positiivselt laetud ioonideks. Tüüpilised metallid ei saa kunagi elektrone; nende ioonid on positiivselt laetud.

Loobudes keemiliste reaktsioonide käigus kergesti oma valentselektronidest, on metallid redutseerijad. Mida kergemini metall oma elektronidest loobub, seda aktiivsem ta on, seda energilisemalt suhtleb ta teiste ainetega. Erinevate afiinsuste tõttu hapniku suhtes on metallid võimelised kõrgel temperatuuril redutseerima oma oksiididest teisi metalle.

Väljastpoolt (füüsikalised omadused) iseloomustab metalle eelkõige spetsiaalne "metalliline läige", mille määrab nende võime valguskiiri tugevalt peegeldada. Samuti on tüüpilistel metallidel kõrge soojus- ja elektrijuhtivus. Pealegi võivad samas järjekorras paiknevad metallid soojust juhtida niikuinii: parimad juhid on hõbe ja vask, halvimad plii ja elavhõbe. Temperatuuri tõustes väheneb metallide juhtivus, kui see väheneb, vastupidi, see suureneb.

Metallide väga oluline omadus on nende suhteliselt kerge mehaaniline deformeeritavus. Metallid on plastilised, neid on lihtne sepistada, tõmmata traadiks jne.

Metallkristallid koosnevad positiivselt laetud ioonidest ja vabadest elektronidest, mis on eraldunud vastavatest aatomitest. kogu kristalli võib ette kujutada ruumilise võre kujul, mille sõlmed on hõivatud ioonidega ja piludes on kergesti liikuvad elektronid. Need elektronid liiguvad pidevalt ühest aatomist teise ja pöörlevad ümber ühe või teise aatomi tuuma. Seega on metallide kõrge elektrijuhtivus seletatav vabade elektronide olemasoluga neis. Vabade elektronide olemasolu määrab ka metallide kõrge soojusjuhtivuse. Olles pidevas liikumises, põrkuvad elektronid pidevalt ioonidega ja vahetavad nendega energiat.

Metallide plastilisus on otseselt seotud ka nende sisemise struktuuriga, mis võimaldab välismõjude mõjul mõnda ioonikihti teiste suhtes kergesti libiseda. Kui konstruktsiooni homogeensus on häiritud mõne muu metalli lisamisega, on sulamid kõvad ja rabedad. Tiheduse järgi jagatakse metallid tinglikult kahte rühma: kergmetallid (tihedus< 5 г/см 3) и тяжелые металлы – все остальные.

Kõik metallid, välja arvatud elavhõbe, on tavatemperatuuril tahked ained. Kergmetallid on sulavamad, raskmetallid tulekindlad. Metallide keemistemperatuurid on väga kõrged.

METALLIDE SEISUKOHT PERIODLEEV TABELIS. IONISATSIOONIPOTENTSIAALID.

D.I. Mendelejevi perioodilisuse tabelis hõivavad metallid kogu vasakpoolse alumise osa ja piir ületab vasakust ülanurgast tõmmatud diagonaaljoone. Vastavalt elektronstruktuuri omadustele ja positsioonile perioodilisustabelis eristatakse s-, p-, d- ja f-metalle. S-metallide hulka kuuluvad elemendid, milles välimine s-tase on täidetud. Need on PS-rühma I ja II peamiste alarühmade elemendid - leelis- ja leelismuldmetallid. P-metallid sisaldavad III-IV rühma elemente. Need metallid on tüüpilised pooljuhid. Nende elementide iseloomulik tunnus on amfoteersete hüdroksiidide moodustumine. d-metalle nimetatakse siirdemetallideks. Iga perekond koosneb 10 d-elemendist. D-metallide maksimaalne võimalik oksüdatsiooniaste on +8. D-elementide kõige iseloomulikum omadus on nende erakordne võime moodustada komplekse. Selle poolest erinevad nad järsult intransitiivsetest elementidest. Täiendavate f-kihtidega keemia moodustavad kaks elementide rühma - lantaniidid ja aktiniidid. Lantaniidid on haruldased muldmetallid. Nende tüüpiline oksüdatsiooniaste on +3. Aktiniidide hulgas on enamus radioaktiivseid elemente. Nad on võimelised avaldama mitut oksüdatsiooniseisundit. IV ja VII perioodi metalle nimetatakse nende suure tiheduse tõttu ka raskemetallideks, erinevalt esimese kolme perioodi kergmetallidest.

Ionisatsioonipotentsiaal

Grupi järgi Perioodi järgi

Metallist metall

METALLID LOODUSES JA NENDE KLARID

s-metallid esinevad looduses ainult ühenditena, kas mineraalides (KCl, NaCl, CaCO 3 jne) või ioonidena merevees. Alumiinium on kõige levinum metall Maal (8% maakoore koostisest). Looduses seda vaba metallina ei esine; on osa alumiiniumoksiidist (Al 2 O 3), boksiidist (Al 2 O 3  xH 2 O).

Kuld ja plaatina leidub peaaegu eranditult natiivsel kujul ning hõbe ja vask - osaliselt; Mõnikord leitakse looduslikku elavhõbedat.

Metalliühendeid sisaldavaid ja nende metallide tootmiseks sobivaid mineraale ja kivimeid nimetatakse maagideks.

Hajunud olek – kui elemendid ei moodusta või peaaegu ei moodusta oma mineraale.

Metallide esinemise vormid:

Mineraalid:

A) oksiidid

B) halogeniidid

B) sulfiidid

D) seleniidid

D) karbonaadid

E) silikaadid

Haruldased mikroelemendid: Te, Ge, Cd.

Looduslikud elemendid: Cu, Au, Ag, Pt.

Enamiku elementide Clarke'i väärtused ei ületa 0,01–0,0001%, selliseid elemente nimetatakse haruldasteks.

METALLIDE RINGIDE SARJA

Stressi seeria on Beketovi nihkeseeria. Ta järjestas metallid vastavalt nende vähenevale keemilisele reaktsioonivõimele.

Kui kogu standardsete elektroodipotentsiaalide seeriast valime ainult need elektroodiprotsessid, mis vastavad üldvõrrandile:

siis saame metalli pingete jada. Sellesse ritta asetatakse alati vesinik, mis võimaldab näha, millised metallid on võimelised vesinikku hapete vesilahustest välja tõrjuma. Konkreetse metalli asukoht pingereas iseloomustab selle võimet läbida standardtingimustes vesilahustes redoks-interaktsioone.

Keemilise aktiivsuse vähendamine

K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Au

Ioonide elektronide vastuvõtmise võime vähendamine

Mina n+ + ne Mina 0

Selles seerias määrab iga metalli asukoht täpselt elektripinge suuruse ehk potentsiaalide erinevuse järgi. Sellesse ritta on paigutatud ka vesinik, sest see võib ka mõned metallid nende soolade lahustest välja tõrjuda.

Üksikute metallide keemiline käitumine lahustes toimuvate reaktsioonide ajal:

Iga selle seeria metall (ja vesinik) tõrjub (redutseerib) kõik sellele järgnevad metallid nende soolade lahustest. Seda saab omakorda nihutada (taastada) mis tahes selle ees olev metall.

Metallid pingereas kuni vesinikuni võivad selle lahjendatud hapetest välja tõrjuda. Vesinikust paremal asuvad metallid ei suuda vesinikku hapetest välja tõrjuda.

Mida kaugemal jadas vasakul on Me pinge, seda aktiivsem see on, seda suurem on tema redutseerimisvõime teiste metallide ioonide suhtes, seda kergemini ta ise ioonideks muutub.

Elektroonilise protsessi võrrand

Elektroodi protsessi võrrand

Standardpotentsiaal φ 0 25 0 C juures.

Li + + ē - = Li

Rb + + ē - = Rb

K + + ē - = K

Cs + + ē - = Cs

Ca 2+ + 2ē - = Ca

Na + + ē - = Na

Mg 2+ + 2ē - = Mg

Al 3+ + 3ē - = Al

Ti 2+ + 2ē - = Ti

Mn 2+ + 2ē - = Mn

Cr 2+ + 2ē - = Cr

Zn 2+ + 2ē - = Zn

Cr 3+ + 3ē - = Cr

Fe 2+ + 2ē - = Fe

Cd 2+ + 2ē - = Cd

Co 2+ + 2ē - = Co

Ni 2+ +2ē - = Ni

Sn 2+ + 2ē - = Sn

Pb 2+ + 2ē - = Pb

Fe 3+ + 3ē - = Fe

2H+ + 2ē- = H2

Bi 3+ + 3ē - = Bi

Cu 2+ + 2ē - = Cu

Cu + + ē - = Cu

Hg 2 2+ + 2ē - = 2Hg

Ag + + ē - = Ag

Hg 2+ + 2ē - = Hg

Pt 2+ + 2ē - = Pt

Au 3+ + 3ē - = Au

Au + + ē - = Au

METALLIDE KEEMILINE SIDUMINE.

Liikuvad vabad elektronid määravad metallide elektrijuhtivuse, fotoelektrilise efekti ja elektrokeemilised omadused.

Molekulaarsete orbitaalide meetodit järgides peame ette kujutama üldist, millel asuvad kõik valentselektronid. Kui kaks vesinikuaatomit kokku saavad, jaguneb iga energiatase M alamtasandiks. Aatomite lähenemisest tingitud tasemete arvu suurenemine viib s-elektronidele, p-elektronidele jne vastavate ribade tekkeni.

Iseloomulik erinevus siirdemetallide ja tüüpiliste metallide vahel on see, et esimestel on märgatav energiaribade (s, p, d) kattumine. Aatomid metallides on omavahel tihedamalt seotud kui samadest aatomitest koosnevates üksikutes molekulides. Sidemete pikkused metallides on pikemad kui molekulide sidemete pikkused, seetõttu on iga side nõrgem kui molekulaarne, kuid nende koguarv on suur. Kõigi metalli aatomite valentselektronid tekitavad jõud, mis seovad metalliaatomeid üksteisega. Järelikult on "vabad elektronid" elektronid, millel on võime liikuda kogu metalli massi ulatuses, kuid nad ei ole "vabad" jõudude mõjust ja asuvad selle kristallvõre moodustavate metalliioonide perioodilises väljas.

METALLIDE KOOSTÖÖ VEEGA

S-elementide oksiidid, peroksiidid ja superoksiidid reageerivad veega, moodustades leelise:

Na2 + H20 = 2NaOH

BaO 2 + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2 O 2

2KO 2 + 2H 2O = 2KOH + H2O2 + O 2

Alumiiniumi pind on tavaliselt kaetud vastupidava Al 2 O 3 oksiidi kilega, mis kaitseb alumiiniumi keskkonnaga kokkupuute eest. Kui see kile eemaldada, võib metall veega intensiivselt reageerida:

2Al + 6H2O +2Al(OH)3 +3H 2

2Cr + 3H2O = Cr2O3 + 3H2

Еh – pH VEE DIAGRAMM:

2H2O - 4e O2 + 4H+

О2 + 4Н + +4е 2Н2О

H + + e 1/2H2

- suhelda H2O-ga ja tõrjuda H välja

– ärge suhtlege H2O-ga

Suhelge H2O-ga ja ärge tõrjuge H välja

Vaata korraks ringi... Kui palju metallist asju sa näed? Tavaliselt, kui me mõtleme metallidele, mõtleme ainetele, mis on läikivad ja vastupidavad. Kuid neid leidub ka meie toidus ja meie kehas. Tutvume teadusele tuntud metallide täieliku loeteluga, tutvume nende põhiomadustega ja saame teada, miks need nii erilised on.

Metallideks nimetatakse elemente, mis kaotavad kergesti elektrone, on läikivad (peegeldavad), tempermalmist (saab vormida muuks kujuks) ja mida peetakse headeks soojus- ja elektrijuhtideks. Need on meie elustiili jaoks üliolulised, kuna need ei ole ainult osa struktuuridest ja tehnoloogiatest, vaid on olulised ka peaaegu kõigi esemete tootmiseks. Isegi inimkehas leidub metalli. Kui vaatate multivitamiinide toiteväärtuse märgistust, näete loendis kümneid ühendeid.

Mida te ei pruugi teada, on see, et sellised elemendid nagu naatrium, kaltsium, magneesium ja tsink on eluks hädavajalikud ning kui need meie kehast puuduvad, võib meie tervis olla tõsises ohus. Näiteks kaltsium on vajalik tervete luude jaoks, magneesium ainevahetuseks. Tsink suurendab immuunsüsteemi funktsiooni ja raud aitab vererakkudel hapnikku kogu kehas kanda. Kuid meie kehas olevad metallid erinevad lusika või terassilla metallist selle poolest, et nad on kaotanud elektrone. Neid nimetatakse katioonideks.

Metallidel on ka antibiootilised omadused, mistõttu on avalikes kohtades sageli nendest elementidest valmistatud piirded ja käepidemed. Teatavasti on paljud instrumendid valmistatud hõbedast, et takistada bakterite kasvu. Kunstliigendid on valmistatud titaanisulamitest, mis nii takistavad nakatumist kui ka muudavad vastuvõtjad tugevamaks.

Metallid perioodilisustabelis

Kõik Dmitri Mendelejevi elemendid on jagatud kahte suurde rühma: metallid ja mittemetallid. Esimene on kõige arvukam. Enamik elemente on metallid (sinine). Tabelis olevad mittemetallid on näidatud kollasel taustal. Samuti on rühm elemente, mis klassifitseeritakse metalloidideks (punased). Kõik metallid on rühmitatud tabeli vasakus servas. Pange tähele, et vesinik on rühmitatud metallidega ülemises vasakus nurgas. Sellest hoolimata peetakse seda mittemetalliks. Mõned teadlased aga väidavad, et planeedi Jupiteri tuumas võib olla metallilist vesinikku.

Metallist orjus

Paljud elemendi imelised ja kasulikud omadused tulenevad sellest, kuidas selle aatomid omavahel seostuvad. Sel juhul tekivad teatud seosed. Aatomite metallilise vastasmõju tulemusena tekivad metallstruktuurid. Iga selle elemendi esinemine igapäevaelus, alates autost kuni taskus olevate müntideni, hõlmab metallist ühendust.

Selle protsessi käigus jagavad metalliaatomid oma väliseid elektrone üksteisega ühtlaselt. Positiivselt laetud ioonide vahel voolavad elektronid kannavad kergesti üle soojust ja elektrit, muutes need elemendid nii headeks soojus- ja elektrijuhtideks. Toiteallikana kasutatakse vasktraate.

Metalli reaktsioonid

Reaktsioonivõime viitab elemendi kalduvusele reageerida keskkonnas leiduvate kemikaalidega. See võib olla erinev. Mõned metallid, nagu kaalium ja naatrium (perioodilisuse tabeli veergudes 1 ja 2), reageerivad kergesti paljude erinevate kemikaalidega ja neid leidub harva nende puhtal, elementaarsel kujul. Mõlemad eksisteerivad tavaliselt ainult ühenditena (seotud ühe või mitme muu elemendiga) või ioonidena (nende elemendivormi laetud versioon).

See-eest on ka teisi metalle, neid nimetatakse ka eheteks. Kuld, hõbe ja plaatina ei ole väga reaktsioonivõimelised ning neid leidub tavaliselt puhtal kujul. kaotavad elektrone kergemini kui mittemetallid, kuid mitte nii kergesti kui reaktiivsed metallid nagu naatrium. Plaatina on suhteliselt vähereaktiivne ja väga vastupidav reaktsioonidele hapnikuga.

Elemendi omadused

Kui õppisite algkoolis tähestikku, avastasite, et kõigil tähtedel on oma unikaalsed omadused. Näiteks mõnel olid sirged, mõnel kõverad ja teistel mõlemat tüüpi jooned. Sama võib öelda ka elementide kohta. Igal neist on ainulaadsed füüsikalised ja keemilised omadused. Füüsikalised omadused on teatud ainetele omased omadused. Läikiv või mitte, kui hästi see soojust ja elektrit juhib, mis temperatuuril sulab, kui suur on selle tihedus.

Keemilised omadused hõlmavad omadusi, mida täheldatakse hapnikuga kokkupuutel, kui need põlevad (kui raske oleks neil keemilise reaktsiooni ajal elektrone säilitada). Erinevatel elementidel võivad olla ühised omadused. Näiteks raud ja vask on mõlemad elektrit juhtivad elemendid. Neil pole aga samad omadused. Näiteks kui raud puutub kokku niiske õhuga, muutub see roostetuks, aga vask samades tingimustes omandab spetsiifilise rohelise paatina. Sellepärast on Vabadussammas roheline ja mitte roostes. See on valmistatud vasest, mitte rauast).

Elementide korraldus: metallid ja mittemetallid

Asjaolu, et elementidel on mõned ühised ja ainulaadsed omadused, võimaldab need sorteerida kenaks, korralikuks diagrammiks, mida nimetatakse perioodiliseks tabeliks. See korraldab elemente nende aatomnumbri ja omaduste alusel. Seega leiame perioodilisuse tabelis rühmitatud elemendid, millel on ühised omadused. Raud ja vask on üksteise lähedal, mõlemad on metallid. Raud on tähistatud sümboliga "Fe" ja vaske sümboliga "Cu".

Enamik perioodilisuse tabeli elemente – ja need kipuvad olema tabeli vasakus servas. Need on rühmitatud, kuna neil on teatud füüsikalised ja keemilised omadused. Näiteks metallid on tihedad, läikivad, head soojus- ja elektrijuhid ning nad kaotavad keemilistes reaktsioonides kergesti elektrone. Seevastu mittemetallidel on vastupidised omadused. Need ei ole tihedad, ei juhi soojust ega elektrit ning kipuvad elektrone pigem juurde võtma kui neid ära andma. Kui vaatame perioodilisustabelit, näeme, et enamik mittemetalle on rühmitatud paremale. Need on sellised elemendid nagu heelium, süsinik, lämmastik ja hapnik.

Mis on raskmetallid?

Metallide loetelu on üsna arvukas. Mõned neist võivad kehas akumuleeruda, kahjustamata seda, näiteks looduslik strontsium (valem Sr), mis on kaltsiumi analoog, kuna see ladestub produktiivselt luukoesse. Milliseid neid nimetatakse rasketeks ja miks? Vaatame nelja näidet: plii, vask, elavhõbe ja arseen.

Kus need elemendid asuvad ja kuidas need keskkonda ja inimeste tervist mõjutavad? Raskmetallid on metallilised, looduslikult esinevad ühendid, millel on teiste metallidega võrreldes väga suur tihedus – vähemalt viis korda suurem kui vee tihedus. Need on inimestele mürgised. Isegi väikesed annused võivad põhjustada tõsiseid tagajärgi.

Plii. See on raskemetall, mis on inimestele, eriti lastele, mürgine. Selle ainega mürgitamine võib põhjustada neuroloogilisi probleeme. Kuigi see oli kunagi väga atraktiivne tänu oma paindlikkusele, suurele tihedusele ja võimele absorbeerida kahjulikku kiirgust, on plii mitmel viisil järk-järgult kasutuselt kõrvaldatud. See pehme hõbedane metall, mida Maal leidub, on inimestele ohtlik ja koguneb kehasse aja jooksul. Kõige hullem on see, et te ei saa sellest lahti. See istub seal, koguneb ja järk-järgult mürgitab keha. Plii on närvisüsteemile mürgine ja võib lastel põhjustada tõsiseid ajukahjustusi. Seda kasutati laialdaselt 1800. aastatel meigi loomiseks ja seda kasutati juuksevärvi koostisosana kuni 1978. aastani. Tänapäeval kasutatakse pliid peamiselt suurtes akudes, röntgenikiirguse varjestusena või radioaktiivsete materjalide isolatsioonina.
Vask. See on punakaspruun raskemetall, millel on palju kasutusvõimalusi. Vask on siiani üks parimaid elektri- ja soojusjuhte ning paljud elektrijuhtmed on valmistatud sellest metallist ja kaetud plastikuga. Sellest perioodilisuse tabeli elemendist valmistatakse ka münte, mis on enamasti väikesed. Äge vasemürgistus on haruldane, kuid nagu plii, võib see kudedesse koguneda, põhjustades lõpuks toksilisust. Samuti on ohus inimesed, kes puutuvad kokku suures koguses vase või vasetolmuga.
Elavhõbe. See metall on mürgine mis tahes kujul ja võib isegi nahka imenduda. Selle ainulaadsus seisneb selles, et see on toatemperatuuril vedel ja mõnikord nimetatakse seda "kiire hõbedaseks". Seda on näha termomeetril, sest vedelikuna neelab see soojust, muutes mahtu isegi väikseima temperatuurierinevuse korral. See võimaldab elavhõbedal klaastorus tõusta või langeda. Kuna see aine on tugev neurotoksiin, lähevad paljud ettevõtted üle punaste värvide vastu.
Arseen. Rooma aegadest kuni viktoriaanliku ajani peeti arseeni nii "mürkide kuningaks" kui ka "kuningate mürgiks". Ajalugu on täis lugematuid näiteid nii autoritasude kui ka tavainimestest, kes sooritasid omakasu eesmärgil mõrva, kasutades arseeniühendeid, millel polnud lõhna, värvi ega maitset. Vaatamata kõigile negatiivsetele mõjudele on sellel metalloidil ka omad kasutusvaldkonnad, isegi meditsiinis. Näiteks arseentrioksiid on väga tõhus ravim, mida kasutatakse ägeda promüelotsüütilise leukeemiaga inimeste raviks.

Mis on väärismetall?

Väärismetall on metall, mis võib olla haruldane või raskesti kättesaadav ning on ka majanduslikult väga väärtuslik. Mis on väärismetallide nimekiri? Kokku on neid kolm:

Plaatina. Vaatamata tulekindlale olemusele kasutatakse seda ehetes, elektroonikas, autodes, keemilistes protsessides ja isegi meditsiinis.
Kuldne. Seda väärismetalli kasutatakse ehete ja kuldmüntide valmistamiseks. Sellel on aga palju muid kasutusviise. Seda kasutatakse meditsiinis, tootmises ja laboriseadmetes.
Hõbedane. See üllas hõbevalge metall on väga tempermalmist. puhtal kujul on see üsna raske, see on kergem kui plii, kuid raskem kui vask.

Metallid: tüübid ja omadused

Enamikku elemente võib pidada metallideks. Need on rühmitatud tabeli vasakus servas keskele. Metallid on leelis-, leelismuld-, siirde-, lantaniid ja aktiniid.

Neil kõigil on mitmeid ühiseid omadusi, need on:

toatemperatuuril tahke aine (va elavhõbe);
tavaliselt läikiv;
kõrge sulamistemperatuuriga;
hea soojus- ja elektrijuht;
madala ionisatsioonivõimega;
madala elektronegatiivsusega;
tempermalmist (võimeline võtma etteantud kuju);
plastik (saab traadiks tõmmata);
suure tihedusega;
aine, mis reaktsiooni käigus kaotab elektrone.

Teadusele tuntud metallide loetelu

liitium;
berüllium;
naatrium;
magneesium;
alumiinium;
kaalium;
kaltsium;
skandium;
titaan;
vanaadium;
kroom;
mangaan;
raud;
koobalt;
nikkel;
vask;
tsink;
gallium;
rubiidium;
strontsium;
ütrium;
tsirkoonium;
nioobium;
molübdeen;
tehneetsium;
ruteenium;
roodium;
pallaadium;
hõbe;
kaadmium;
indium;
koperitsium;
tseesium;
baarium;
tina;
raud;
vismut;
plii;
elavhõbe;
volfram;
kuld;
plaatina;
osmium;
hafnium;
germaanium;
iriidium;
nioobium;
reenium;
antimon;
tallium;
tantaal;
frangid;
livermorium.

Kokku on teada umbes 105 keemilist elementi, millest enamik on metallid. Viimased on looduses väga levinud element, mida leidub nii puhtal kujul kui ka erinevate ühendite osana.

Metallid asuvad maa sügavustes, neid leidub erinevates veekogudes, loomade ja inimeste kehades, taimedes ja isegi atmosfääris. Perioodilises tabelis on need paigutatud alustades liitiumiga (metall valemiga Li) ja lõpetades livermoriumiga (Lv). Lauda täiendatakse jätkuvalt uute elementidega ja need on peamiselt metallid.

MÄÄRATLUS

Metallid- elementide rühm lihtsate ainete kujul, millel on iseloomulikud metallilised omadused, nagu kõrge soojus- ja elektrijuhtivus, positiivne temperatuuritakistustegur, kõrge elastsus, vormitavus ja metalliline läige.

Metallide leidmine loodusest

Metallid on looduses laialt levinud ja neid võib leida erineval kujul: natiivses olekus (Ag, Au, Rt, Cu), oksiididena (Fe 3 O 4, Fe 2 O 3, (NaK) 2 O × AlO 3), soolad (KCl, BaSO 4, Ca 3 (PO 4) 2) ja kaasnevad ka erinevate mineraalidega (Cd - tsingimaagid, Nb, Tl - tina jne).

Arvukuse järgi maakoores (massiprotsendina) jagunevad metallid järgmiselt: Al, Fe, Ca, Na, Mg, K, Ti - 8,2%, 4,1%, 4,1%, 2,3% 2,3%, 2,1%. ja vastavalt 0,56%. Naatriumi ja magneesiumi leidub merevees - vastavalt 0,12 ja 1,05%.

Metallide füüsikalised omadused

Kõikidel metallidel on metalliline läige (samas In ja Ag peegeldavad valgust paremini kui teised metallid), kõvadus (kõvem metall on Cr, pehmemad metallid leelismetallid), plastilisus (seerias Au, Ag, Cu, Sn, Pb , Zn, Fe väheneb plastilisus, tempermalmistavus, tihedus (kergeim metall on Li, raskeim Os), soojus- ja elektrijuhtivus, mis vähenevad Ag, Cu, Au, Al, W, Fe suurusjärgus.

Sõltuvalt keemistemperatuurist jaotatakse kõik metallid tulekindlateks (T kip > 1000C) ja madalsulavateks (T kip< 1000С). Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.

Metallide elektrooniline struktuur

Metallide hulgas on s-, p-, d- ja f-elemendid. Seega on s-elemendid perioodilisuse tabeli I ja II rühma metallid (ns 1, ns 2), p-elemendid III – VI rühmas asuvad metallid (ns 2 np 1-4). D-elemendi metallidel on suurem valentselektronide arv võrreldes s- ja p-elemendi metallidega. D-elemendiga metallide valentselektronide üldine elektrooniline konfiguratsioon on (n-1)d 1-10 ns 2 . Alates 6. perioodist tekivad metallide f-elemendid, mis on liidetud 14 elemendi perekondadeks (sarnaste keemiliste omaduste tõttu) ja kannavad erinimetusi lantaniidid ja aktiniidid. F-elemendi metallide valentselektronide üldine elektrooniline konfiguratsioon on (n-2)f 1-14 (n-1)d 0-1 ns 2 .

Metallide saamine

Leelis-, leelismuldmetallid ja alumiinium saadakse järgmiste elementide sulasoolade või oksiidide elektrolüüsil:

2NaCl = 2Na + Cl2

CaCl 2 = Ca + Cl 2

2Al 2O 3 = 4Al + 3O 2

Raskmetalle saadakse maakidest redutseerimisel kõrgel temperatuuril ja katalüsaatori juuresolekul (pürometallurgia) (1) või lahuses olevatest sooladest redutseerimisel (hüdrometallurgia) (2):

Cu 2 O + C = 2 Cu + CO (1)

CuSO 4 + Fe = Cu + FeSO 4 (2)

Mõned metallid saadakse nende ebastabiilsete ühendite termilisel lagunemisel:

Ni(CO)4 = Ni + 4CO

Metallide keemilised omadused

Metallid on võimelised reageerima lihtsate ainetega, nagu hapnik (põlemisreaktsioon), halogeenid, lämmastik, väävel, vesinik, fosfor ja süsinik:

2Al + 3/2 O 2 = Al 2 O 3 (alumiiniumoksiid)

2Na + Cl 2 = 2NaCl (naatriumkloriid)

6Li + N2 = 2Li 3N (liitiumasiid)

2Li+2C = Li 2C 2 (liitiumkarbiid)

2K +S = K 2S (kaaliumsulfiid)

2Na + H2 = NaH (naatriumhüdriid)

3Ca + 2P = Ca 3P 2 (kaltsiumfosfiid)

Metallid interakteeruvad üksteisega, moodustades intermetallilisi ühendeid:

3Cu + Au = Cu 3 Au

Leelised ja mõned leelismuldmetallid (Ca, Sr, Ba) reageerivad veega, moodustades hüdroksiide:

Ba + 2H 2O = Ba(OH)2 + H2

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

ORR-is on metallid redutseerijad – nad loobuvad valentselektronidest ja muutuvad katioonideks. Metalli redutseerimisvõime on selle asukoht metallide elektrokeemilises pingereas. Seega, mida kaugemal vasakul metall pingereas on, seda tugevamad on selle redutseerivad omadused.

Metallid aktiivsussarjast kuni vesinikuni on võimelised reageerima hapetega:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

Zn + 2HCl = ZnCl2 + 2H2

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

NÄIDE 2

Harjutus

Kui vase ja raua segu, mis kaalus 20 g, puutus kokku liigse vesinikkloriidhappega, vabanes 5,6 liitrit gaasi (n.s.). Määrake metallide massiosad segus.

Lahendus

Vask ei reageeri vesinikkloriidhappega, kuna on metallide aktiivsusreas pärast vesinikku, s.o. Vesiniku vabanemine toimub ainult happe ja raua koostoime tulemusena.

Kirjutame reaktsioonivõrrandi:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2

Leiame vesiniku aine koguse:

v(H2) = V(H2) / V m = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol

Vastavalt reaktsioonivõrrandile:

v(H2) = v(Fe) = 0,25 mol

Leiame raua massi:

m(Fe)= v(Fe) M(Fe) = 0,25 56 = 14 g.

Arvutame metallide massiosad segus:

ω Fe = m Fe / m segu = 14 / 20 = 0,7 = 70%

ω Cu = 100–70 = 30%

Vastus

Metallide massifraktsioonid segus: 70% rauda, 30% vaske

Metallide keemia sõnum ütleb teile lühidalt palju kasulikku teavet nende keemiliste elementide kohta. Samuti aitab tundideks valmistuda teade metallide kohta.

Aruanne keemiast “Metallid”

Tänapäeval on metallid looduses laialt levinud ja neid leidub jõgede, merede, ookeanide, järvede vetes, maa soolestikus, isegi taimede, loomade kehades ja atmosfääris.

Metallide omadused:

Kristalliline tihe struktuur
Metalliline sära
Elektrijuhtivus
Kõrge soojusjuhtivus
Elektrijuhtivus väheneb temperatuuri tõustes
Annetab kergesti elektrone
Paindlikkus ja vormitavus
Võib moodustada sulameid

Metallid ja sulamid jagunevad kahte rühma:

Mustmetallid ja nende sulamid

Sulamid hõlmavad terast ja malmi. Tehnikas kasutatakse niklit, kroomi, volframi, koobaltit, titaani, molübdeeni, vanaadiumi ja teisi metalle. Need saadakse legeerimisel. Neil on kõrge tugevus, kulumiskindlus ja korrosioonikindlus.

2. Värvilised metallid ja nende sulamid

Neid nimetatakse nn, kuna nende värvus on mitmekesine. Vask, näiteks vask on helepunane, tina, hõbe, nikkel on valged, kuld on kollane ja plii on sinakasvalge. Ehetes kasutatakse laialdaselt värviliste metallide sulameid.

Sageli eraldatakse värvilistest ja mustadest metallidest ka väärismetallid – kuld, hõbe, ruteenium ja plaatina. Need ei oksüdeeru õhu käes ega hävine isegi leeliste ja hapetega kokkupuutel.

Metallide keemilised omadused

Peamine keemiline omadus on aatomite võime kergesti loobuda valentselektronidest ja muutuda positiivselt laetud ioonideks. Tüüpilised metallid elektrone ei lisa – nende ioonid on alati positiivsed. Seetõttu peetakse neid energilisteks redutseerijateks. Ja mida kergemini teatud metall elektronidest loobub, seda aktiivsemaks ta muutub ja reageerib energilisemalt teiste metallidega. Seda keemilist omadust uuris vene teadlane Beketov, kes järjestas need keemilise aktiivsuse kahanevas järjekorras, nn nihkerida. Kasvavas järjekorras paiknevad metallid moodustavad elektrokeemilise pingerea. See näeb välja selline: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg , Ag, Pd, Pt, Au.

Metallide keemilised omadused:

Mida väiksem on metalli elektroodipotentsiaal, seda suurem on selle redutseerimisvõime.
Metall võib tõrjuda metalle soolalahustest, mis tulevad pingereas pärast seda.
Negatiivse metallid võivad happelahustest välja tõrjuda metalle, mis on pingereas vesinikust vasakul.
Metallidel on elektromehaaniline ja keemiline aktiivsus.

Kus kasutatakse metalle?

Metalle kasutatakse järgmistes valdkondades:

Ehitustööstuses

Metallid on oma homogeensuse, suure tugevuse ning gaaside ja vedelike mitteläbilaskvuse tõttu peamised konstruktsioonimaterjalid. Tänu sulamite retsepti muutmise võimalusele on võimalik muuta nende omadusi.

Elektritööstuses

Metallid on suurepärased elektrijuhid, eriti alumiinium ja vask. Neid kasutatakse suurenenud takistusega materjalina elektriliste kütteelementide ja takistite jaoks.

Tööriistamaterjalide tootmiseks

Tööriistade tööosa valmistamiseks kasutatakse sulameid ja metalle. Need on peamiselt teras, kõvasulamid, teemant, keraamika ja boornitriid.

Loodame, et aruanne teemal "Metallid" aitas teil nende keemiliste elementide kohta uut teavet õppida. Keemiateemalise sõnumi saate lisada teemal “Metallid”, kasutades allolevat kommentaarivormi.